Тепловые явления

1. Перемешивание воздуха и выравнивание его температуры в комнате при работающих батареях происходит за счет конвекции.

2. В соответствии с уравнением Клапейрона-Менделеева $pV=\frac{m}{M}RT$ и $\rho=\frac{m}{V}=\frac{pM}{RT}$, плотность воздуха при одном и том же значении p выше у холодного воздуха и ниже у теплого воздуха. Поэтому воздух, нагретый батареей, в соответствии с законом Архимеда поднимается вверх, к окну, а воздух, остывший от соприкосновения с холодным стеклом окна, опускается к батарее для нагрева. Это перемешивание выравнивает температуру в комнате.

1.  Из дома через крышу идет поток теплоты. Поэтому в оттепель температура крыши под снегом поднимается выше 0 °C и начинается таяние снега.

2.  Из-⁠за высокой влажности воздуха скорость испарения воды мала. Поэтому вытекающие на карниз капли воды охлаждаются и, не успевая испариться, постепенно замерзают, превращаясь обратно в лед и образуя сосульки. Таким образом, сосульки могут вырастать до больших размеров.

3.  Когда оттепель кончается и ударяет мороз, снег на крыше перестает таять, поскольку температура крыши под слоем снега падает ниже 0 °C, и сосульки перестают расти.

4.  В дальнейшем на морозе при низкой влажности воздуха происходит медленное испарение (сублимация) сосулек, то есть фазовый переход льда сразу в пар, минуя жидкое состояние. При этом сосульки уменьшаются в объеме, становясь все тоньше и приобретая острые концы.

1.  Когда лампа нагреет резинки слева от оси колеса, они сожмутся и сдвинут обод колеса направо.

2.  При этом центр тяжести колеса сместится вправо, и появится момент силы тяжести относительно оси колеса, стремящийся повернуть колесо вправо. Равновесие колеса нарушится, и оно начнет вращаться по часовой стрелке.

3.  При вращении колеса нагретые резинки будут удаляться от лампы и охлаждаться за счет теплообмена с окружающей средой, а ненагретые резинки будут приближаться к лампе и нагреваться ее излучением. Описанные процессы будут повторяться. В результате колесо будет непрерывно вращаться, если нагретые резинки за время его оборота будут успевать достаточно охладиться.

1.  Жилые дома зимой отапливаются, теплый воздух поднимается вверх, и через крышу, покрытую снегом, постоянно идет поток теплоотдача.

2.  Слой снега на крыше имеет малую теплопроводность, так что между внутренней и внешней поверхностями этого слоя возникает большая разность температур, и снег, прилегающий к крыше, нагревается до температуры плавления и начинает таять за счет получения теплоты плавления при теплоотдаче через крышу дома в окружающую среду.

3.  Образовавшаяся при таянии снега вода стекает под слоем снега вниз по наклонной крыше, и, выходя на ее краю наружу, на холод, снова замерзает, образуя лед, то есть быстро растущие сосульки.

4.  При двухслойной крыше с воздушным зазором теплота из дома уносится наружу, вверх, в окружающую среду, за счет возникающих конвекционных потоков воздуха в зазоре, и практически не нагревает снег на верхнем слое крыши. Таким образом, снег не подтаивает, и сосульки у краев такой крыши не образуются.

1.  В первой бутылке были насыщенные пары воды и малое количество воздуха, а во второй  — только горячая вода.

2.  Ночью на морозе обе бутылки за счет всех видов теплоотдачи  — конвекции, теплопроводности и теплового излучения  — остыли до температуры окружающего холодного воздуха.

3.  Пары воды в первой бутылке сконденсировались и замерзли, сильно уменьшив свой объем, а давление в бутылке упало до очень низкого значения. Поэтому бутылка под действием наружного атмосферного давления сплющилась.

4.  Во второй бутылке вода сначала охладилась до 0 °C, а потом при фазовом переходе из жидкого состояния в твердое отдала теплоту кристаллизации, замерзла и охладилась до низкой температуры окружающей среды. При этом объем воды вырос примерно на 10% (это следует из таблицы плотностей веществ), что привело к сильному росту давления в бутылке с нерастяжимыми стенками, и она лопнула.